土壤微生物研究方向范例(3篇)

土壤微生物研究方向范文篇1

关键词土壤有机质土壤微生物量氮

相关分析结果表明：土壤微生物含量与全C、N有极为密切的关系。土壤肥力的一个重要指标就是土壤有机质。土壤有机质不仅能够为作物直接提供养分，而且能改善土壤的物理性状。土壤有机质高与低，理化性状好与差，直接影响粮食的生产。改善土壤的水热因子及水热条件进而改变土壤的氮含量，直接影响粮食的生产。

1材料与方法

1.1样地采集

从向家坝水电站的11处生态边坡修复样地采集土壤。

1.2试验方法

对向家坝水电站11处生态边坡修复样地土壤进行处理，其中分为以下几类修复模式：框格梁（桥上桥下）、植被混凝土基材（沿）、厚层基材（对，进有，进无）、客土喷播（榕，共，观）、弃渣地（弃）、天然林（自）。

2讨论

土壤经过修复后，不同的施肥对土壤会有影响，对土壤的性质也起到决定性的作用。不同的施肥，使土壤微生物中氮的不同的原因是肥源的不同导致养分的不同。有机肥、氮肥或没有施肥处理的土壤显著低于有机肥和无机肥配施土壤微生物C、N的含量。这是因为有机肥中的碳及氮的促使土壤微生物增值加速，有机物质进行分解进而为植物的生长提供了充足的氮源，表现在土壤中的氮的含量的增加。经过机械的运动翻耕，影响土壤的物理性质，进而影响土壤的微生物。长期不耕作闲置的土壤变的坚实，不利于土壤微生物的生成，以致土壤微生物的含量较低。

土壤经过修复后，厚层基材的土壤明显有好转，氮的含量明显增高。不同的施肥中，单施化肥（如施氮肥）在提高土壤微生物方面不如施有机肥或有无机肥配合使用，能提高土壤的氮含量。经常使用氮肥在程度上，改善了植物根茬的遗留程度，对土壤中的原有有机物进行了分解，可是积累在土壤中的有机碳总量会有所减少，土壤的有机质进而会下降。只施一种化肥就会对土壤中的微生物生存环境变的不利，进而使土壤中的微生物数量减少。如果有机肥与化肥配合使用，就会对土壤中的有机碳源进行改善，使土壤的物理性状发生改变，也就使土壤中的微生物有了较大的生存空间。对土壤的PH值测定发现，经常使用无机肥料会使土壤的PH值有所下降，降低了土壤微生物的生命活动能力。

对土壤微生物的分析研究，就能够对土壤的有机状况了解的比较透彻，也就会对土壤的肥力有了基本掌握。为了分析土壤的微生物氮的含量，我们对框格梁（桥上桥下）、植被混凝土基材（沿）、厚层基材（对，进有，进无）、客土喷播（榕，共，观）、弃渣地（弃）、天然林（自）的土壤进行各种比较，土壤微生物有机质在土壤有机质中占有很大的优势，微生物活动旺盛的土壤，原因是微生物的能源充足。

土壤有机质与土壤微生物的碳及氮之间有显著的关系。土壤被开垦前，植被混凝土基材（沿）、弃渣地（弃）等微生物的含量较低，而微生物炭及氮的与土壤的肥力指标之间有很好的平衡关系，微生物含量的增加自然会提高土壤的肥力水平。土壤微生物对土壤有机质有很大的依赖关系。

3结果

不同的环境条件，土壤有机质的含量与土壤微生物的含量不同。土壤有机质对提高土壤的微生物含量的贡献是显而易见的。土壤微生物的含量随土壤有机质的含量提高而增加。氮肥与有机肥的经常配合使用对提高的有机质和全氮含量有明显效果。化肥的长期使用虽然对土壤的无机氮含量有提高，但是对土壤的有机质、全氮影响不大。土壤在灭菌过程中，呈增加趋势的是铵态氮。它的增加促使土壤有机质含量相对增加。长期施肥对改善土壤的有机质及可溶性有机碳有明显效果。

土壤微生物在土壤机质中及对土壤的肥力维持中，起着关键性作用。有机肥的使用可以改善土壤的结构，提高土壤的微生物含量非常重要，不仅能保持与提高土壤微生物的含量及肥力，同时对改善微生物的生存环境也非常重要。

生态系统的重要组成部分也有土壤微生物。土壤微生物和植物的根际之间有着非常频繁的相互影响，不仅改变植物根系的生理状态，也能促进植物根系的代谢活动。土壤微生物含量的多与少同时也体现了土壤的肥力水平，所以说它是土壤活性大小的一个标志，土壤微生物对有机质的利用率也是反映土壤质量的一个特性。土壤微生物量与土壤有机质密切相关，土壤微生物氮含量能很好的反映不同土壤利用方式下土壤氮的水平。

在研究发展中，对土壤有机质与土壤微生物氮之间关系的分析，能够了解土壤微生物与环境的关系，进一步探讨在室温升高时，土壤微生物的生物学机理。研究土壤微生物也给研究土壤性质的改变提供了依据。

参考文献

[1]艾娜.不同处理土壤微生物量对氮素的固持及其调控研究[D].西北农林科技大学，2008.

土壤微生物研究方向范文

关键词：重金属污染；土壤修复；生物修复方法

引言

重金属是一类移动性差、不能降解、只发生形态转化与价态变化并具有潜在危害的重要污染物。目前世界各国都在积极探索解决土壤重金属危害的措施，治理土壤重金属污染的思路概括起来主要有两方面：①将重金属从土壤中去除，使土壤中重金属的总量减少、浓度降低：②改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，降低重金属在土壤中的移动性、生物毒性和生物可利用性。具体的重金属污染土壤生物修复技术包括：①生物固定，利用植物根系、土壤微生物、土壤动物的生命活动将土壤中的重金属转变成有效性较低的形态，从而降低其毒性；②生物提取，主要利用重金属超量累积植物将土壤中的重金属转移到植物体内，特别是地上部分，从而净化土壤；③生物挥发，利用土壤微生物等将土壤中的部分重金属转化并挥发到空气中去。这些技术和手段或者能够使土壤中重金属总量降低，或者能够使土壤中重金属的有效性降低，从而减少重金属进入农作物的机会。下面笔者就重金属污染土壤的生物修复研究进展进行详细分析。

1生物固定

20世纪90年代以来，利用重金属超量累积植物提取从而彻底去除土壤中重金属的研究成为国内外的热点领域，有关的理论研究和实践应用都得到很大发展。但在实际应用于土壤重金属污染修复有比较明显的不足之处，如重金属超量累积植物的生物量普遍较小、生长速度慢、植株收割后处理难度大等；而且，土壤中的重金属有效性较低并具有隐蔽性；此外，利用超量累积植物提取重金属从而修复土壤污染需要经历较长时问，在耕地日益减少、土壤重金属污染日益加重的现实中，许多受重金属污染的农地仍然在担负着生产农副产品的重任。因此，在现阶段，生物固定技术在土壤重金属污染防治和保障农产品安全中的应用显得十分必要和有效。

笔者重点查阅了利用土壤微生物固定重金属的研究进展，前辈研究证明，一些微生物能够产生胞外聚合物，其主要成分是多聚糖、糖蛋白、脂多糖等，这些物质具有大量的阴离子基团，从而与重金属离子结合，成为重金属的有效生物吸附剂。某些微生物能够代谢产生柠檬酸、草酸等物质，这些代谢产物能够与重金属螯合或形成草酸盐等沉淀，从而降低了土壤溶液中重金属的移动性和生物可利用性。此外，微生物菌体对重金属的吸附及吸收作用也大大减少了土壤溶液中可迁移的重金属浓度。目前，运用生物工程等高科技生物技术，培育能够用于固定重金属的植物和超级工程菌，并运用于土壤污染治理。笔者从以下三个方面查阅了利用土壤微生物固定重金属的研究进展。

2植物提取

目前，植物提取技术应用于治理重金属污染土壤越来越受到世界各国政府、企业界和科技界的关注。然而，植物提取技术在实际应用过程中也存在着一些不尽如人意的问题。植物提取是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，利用该植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富积能力，将植物收获并进行妥善处理（如灰化回收）后即可将该种重金属迁移出土壤系统，达到污染治理和修复的目的。植物修复的前提是找到对某种重金属具有特殊吸收富积能力的植物种或品种一超累积植物。超累积植物能够超量吸收和积累重金属，通常在地上部组织中积累的重金属浓度是普通植物的100倍以上，而且不影响其正常生长。那么，植物体内某种重金属浓度达到多少才被认为是超积累植物呢？由于不同重金属在土壤中的浓度不同，目前对于不同重金属超累积植物的标准常因重金属类型而异。超积累植物一般对某种元素专性超量吸收，但是某些植物能够同时对两种以上元素具有超量吸收和累积作用。

土壤重金属超积累植物的研究和应用可以追溯到19世纪。如Bau―mann早在1885年就报道了遏蓝菜属植物茎叶灰分种的ZnO含量达17%。此后，Minguzzi和Vergnano在1948年报道，一种庭荠属植物干物质中含Ni量达到1%，而灰分中达10%。超积累植物在植物修复概念出现之前就被其他学科的科学家广泛认识并应用，例如早期的探矿者曾利用寻找指示植物的方法探矿，而且能够比地质学家更早地寻找到特定矿床所在；在美国和俄罗斯，具有超量累积作用的指示植物往往被用来寻找铀矿。

植物提取修复重金属污染土壤的过程和机制涉及根对重金属的吸收、重金属由根向地上部的转移及地上部对重金属的积累。

2.1土壤中重金属的活化

土壤中重金属一般以生物难以利用的结合态形式存在，因此，重金属从难溶态转化为植物可利用态――即重金属的活化――是植物提取修复的基础和前提。超累积植物能够活化土壤中难溶态重金属的原因可能是：①在环境胁迫下，根分泌出特殊的分泌物，可以螯合溶解根系附近的难溶性重金属；②根细胞通过特殊的原生质膜包被重金属，提高重金属的生物有效性；③根际存在特殊微生物区系。这三者之间是相互关联的。

2.2植物根对重金属的吸收

重金属进入植物根的途径大致有两个方面：①由于环境与植物体内重金属浓度差异大而使植物被动吸收重金属；②由于植物体内离子载体的存在而使植物主动吸收土壤中的重金属。

2.3重金属从植物根到地上部的运输

重金属被根吸收进入植物体后，在转运体（如组氨酸）的作用下通过木质部到达叶细胞，穿过胞问连丝、细胞质、液泡膜进入液泡，从而将重金属从植物根部转移到地上部。

2.4植物地上部对重金属的积累

普通植物根中重金属的浓度通常是地上部浓度的10倍以上，但在超累积植物中，地上部浓度一般超过根。植物地上部耐受高浓度重金属的能力与金属络合物的形成及液泡的隔离作用有关，而在参与形成络合物的有机物中氨基酸和羧酸的作用较大。

目前超量积累植物在生物修复中的应用受到以下几个因素的制约：

（1）超量积累植物经常只能够积累某些元素。

（2）许多超量积累植物生长缓慢且生物量低。

（3）由于超量积累植物种类较少，生长在边远山区，因此人们很少了解它们的农艺性状、病虫害防治、育种潜力以及生理特性。

提高植物提取修复能力的措施主要有两个方面：①从内因上改进植物性能；⑦从外因上进行农艺措施调控。具体措施如下：

（1）添加螯合剂，提高超累积植物对重金属的吸收和富集能力。可以通过施加土壤改良剂的方法提高超量积累植物的产量，达到提高植物对重金属积累速度及水平的目的。研究表明，玉米、豌豆等农作物可以大量吸收Pb，但达不到植物修复的要求。但在土壤中加入螯合剂后，促进了它们对Pb的吸收及向地上部分的转移。在土壤中加入螯合剂后可增加芥菜对Pb的吸收。一般认为，提高植物的积累浓度比提高生物量更有意义。

（2）施用养分提高植物生物量。例如施用N、P肥能够显著提高超累积植物的生物量，而且植物体内重金属浓度不降低。

（3）利用根际微生物及菌根提高植物提取修复效率。微生物通过多种渠道影响土壤中重金属的有效性，根际微生物及菌根菌直接影响到植物对重金属的吸收能力。因此，可以通过根际微生物及菌根菌的作用提高重金属的植物可利用性，进而增加植物对重金属的吸收及累积作用。

（4）进一步寻找其他超量累积植物资源。现已发现对Cd、Co、Cu、Pb、Ni、Se、Mn、Zn的超积累植物400多种，通过扩大寻找范围可以发现更多的可供利用的超积累植物。

（5）通过常规育种及转基因育种改良超量累积植物品种。将超量累积植物与生物量高的亲缘种杂交，可以筛选出能够吸收、转移和耐受重金属，而且生物量高的植物，提高植物对土壤中重金属的提取能力。

（6）筛选突变株。筛选突变株可以产生有用的超量累积植物，例如拟南芥积累Mg的突变株可比野生型积累的Mg高10倍。

3生物挥发

生物挥发是利用生物的代谢作用将重金属转化为气态物质，并将其释放到大气中的方法，目前这方面研究最多的是生物对重金属汞和类金属硒的挥发作用。研究表明，微生物及植物都具有挥发汞及硒的能力。

3.1微生物对土壤中重金属的挥发作用

利用抗汞细菌将甲基汞和离子态汞转化成毒性较小且可挥发的元素汞，已被认为是一种降低土壤汞污染的有效途径之一。大肠埃希菌和荧光假单胞菌可使二价汞还原为元素汞而从土壤中挥发。

3.2植物对土壤中重金属的挥发作用

利用一些植物来促进重金属转变为可挥发的形态，挥发出土壤和植物表面的过程称为植物挥发。研究表明，印度芥菜有较高的吸收和挥发硒的能力。水稻、花椰菜、卷心菜、胡萝卜、大麦和苜蓿也有较强的吸收并挥发土壤硒的能力。许多植物可从污染土壤中吸收硒并将其转化为可挥发的二甲基硒和二甲基二硒，从而使硒从土壤中挥发出去。植物具有这一功能与硒的生物化学特性有关，由于硒的许多生物化学特性与硫类似，硒酸根以一种与硫酸根类似的方式被植物吸收及转化。自然界中植物对汞的转化挥发能力尚少见报道，当前利用植物对土壤中汞进行挥发修复的例子是转基因植物，Rugh等已成功地将细菌的Hg2+>还原酶基因转导到拟南芥植物，从而使该种植物能够在通常生物中毒的汞浓度条件下生长，并能将从土壤中吸收的汞还原为Hg2+，使其成为气体而挥发。

4动物修复

动物修复指通过土壤动物群的直接或间接作用而修复土壤污染的过程，目前针对土壤动物修复污染土壤主要是蚯蚓，且又集中研究蚯蚓修复重金属污染的土壤。以往人们更多地利用蚯蚓对污染物的敏感性来为环境保护服务，而忽略了蚯蚓对污染物的耐性。目前，关于蚯蚓对污染物耐性的研究也主要集中在蚯蚓对重金属耐性的研究上。通过土壤动物蚯蚓的耐性来研究蚯蚓对重金属的修复。

根际土壤中动物和微生物之间复杂的交互作用对植物生长和重金属吸收有很大的影响。土壤动物、微生物、植物之间的交互作用，对植物修复技术的进一步发展有重大意义。有研究表明，蚯蚓还能影响土壤微生物存在的种类、数量、活性，而微生物与重金属之间也存在着复杂的相互作用关系，影响着重金属存在的种类和有效性。这些迹象都表明蚯蚓有可能通过取食、消化和排泄等生命活动以及与微生物的相互作用提高土壤中重金属的生物有效性。

土壤微生物研究方向范文

关键词稻田；保护性耕作；秸秆；微生物量碳；土壤有机碳

中图分类号S153.6文献标识码A文章编号1007-5739（2016）09-0201-02

AbstractAfterreturningtothedifferentamountofstrawreturnedandatdifferenttimes，theresearchesonthechangeofsoilmicrobialbiomasscarbonwereconducted.Theresultsshowedthat，comparedwithconventionaltillage，soilmicrobialbiomasscarboncontentincreasedsignificantlyofconservationtillageinpaddyfield.Understrawreturnfieldbroadcastdirectlywheatanddirectlyrape，soilmicrobialcarbongraduallyrisingtrendovertime，andunderthedifferentamountofstrawreturned，thechangetrendofsoilmicrobialbiomasscarbonisstrawreturningfullamount>strawreturninghalfamount>conventionaltillage.

Keywordspaddyfield；conservationtillage；straw；microbialbiomasscarbon；soilorganiccarbon

稻田保护性耕作（conservationtillageinpaddyfield）是指水稻、小麦或油菜两季种植不间断地进行免耕栽培，稻、麦、油菜收获后及时将秸秆均匀覆盖还田，水稻采用抛栽，小麦、油菜实施撒播。对农业肥料减施、节本增效和农田生态环境保护具有积极意义[1-2]。

微生物量碳（MBC）是土壤碳素养分在转化和循环研究过程中的重要参数，它可以很清楚地反映土壤微生物和土壤肥力状况，其含量可以作为研究不同耕作方法引起土壤生物学性质变化的一个指标[3-5]。近20年来，人们在重视研究耕作方式对土壤物理与化学性质影响的同时，也不断加强了耕作方式对土壤微生物学特性影响的研究[6-10]。但对于川中丘陵区稻田保护性耕作制度下土壤微生物量碳的变化还研究很少。因此，本文以简阳市为例，研究川中丘陵区稻田保护性耕作制度下土壤微生物量碳的变化，以期为该地区稻田保护性耕作提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于川中丘陵区偏西部的简阳市，属中亚热带湿润气候区，土壤类型为水稻土，肥力中等，呈微酸性。

1.2试验设计

试验设6个处理：水稻―小麦秸秆全量还田（7500kg/hm2），免耕，撒播小麦（A）；水稻―小麦秸秆半量还田（3750kg/hm2），免耕，撒播小麦（B）；常规耕作，直播小麦（C）；水稻―油菜秸秆全量还田（7500kg/hm2），免耕，撒播油菜（D）；水稻―油菜秸秆半量还田（3750kg/hm2），免耕，撒播油菜（E）；常规耕作，移栽油菜（F）。小区面积共105m2（7m×15m）。

1.3取样方法

对稻田保护性耕作小麦、油菜栽种不同时期土壤中微生物量碳变化情况进行研究，根据作物生长周期和气候变化特点，采样时间共分4次，分别为2012年9月、2013年3月、2013年4月、2013年5月；采取土样时，考虑到保护性耕作对土层的破坏较小、秸秆腐熟后残留物主要在表层土壤中的情况，采集0～5cm土层为供试土壤，采用“S”形随机取样的方法，并对采集的土样用四分法进行处理。

1.4测定内容与方法

1.4.1前处理。采用氯仿熏蒸浸提法[8]。采集后的土样在室温下培养71d，称取相当于烘干土重20g湿土，放人100mL的小烧杯中，连同盛有60mL不含酒精氯仿的小烧杯放入真空干燥器中熏蒸培养24h，取出、去除残留在土壤的氯仿，再加入0.5mol/LK2SO4（土水比1∶2）浸提液，振荡30min（25℃，200r/min）后迅速用中速滤纸过滤。同时，另取等量土样，直接用0.5mol/LK2SO4浸提，处理做空白。

1.4.2微生物量碳和土壤有机碳的测定。取浸提液10mL于消煮管中，并加入10mL0.018mol/LK2Cr2O7・H2SO4溶液，摇匀后置于（175±1）℃的磷酸浴中煮沸10min，冷却后将溶液转移到150mL的三角瓶中，总体积约为80mL，加0.6mL邻苯氨基苯甲酸指示剂和5mL浓硫酸，用0.05mol/LFeSO4溶液滴定至终点。土壤有机碳的测定采用重铬酸钾-外加热法。计算公式如下：

微生物量碳（mg/kg）=2.64×Ec（1）

式（1）中，Ec为熏蒸与不熏蒸土样有机碳的差值，2.64为校正系数[11]。

土壤有机碳量（mg/kg）=0.012/4×106×M（V0-V）×f/w（2）

式（2）中，M―FeSO4溶液浓度，V0―滴定空白所耗FeSO4体积，V―滴定土壤浸提液所耗FeSO4体积，f―稀释倍数，w―烘干土重，0.012―碳的毫摩尔质量，106―换算系数。

2结果与分析

2.1微生物量碳的变化

研究结果（图1、图2）表明，土壤微生物量碳在不同耕作栽培制度下，随时间的推移，从2012年9月至2013年5月土壤微生物量碳呈持续增长的趋势，在5月达到最大值。在相同的时间下，稻田保护性耕作与常规耕作相比，微生物量碳呈增大的趋势，以稻草全量还田直播处理为最高，其趋势为秸秆全量还田>秸秆半量还田>常规耕作。

2.2微生物量碳与有机碳的关系

2.2.1土壤微生物量碳和土壤有机碳量的变化。结果（表1）表明微生物量碳含量随时间的增加而不断增加，在撒播小麦和撒播油菜的处理中，均以常规耕作的微生物量碳含量最低，其次为稻草半量还田，稻草全量还田微生物量碳含量最高。说明稻田保护性耕作能有效增加土壤微生物量碳的含量，从而增加土壤肥力。

研究发现，微生物量碳在土壤有机碳量中所占比例也随着时间的推进不断增加，并且到2013年5月时，微生物量碳占土壤有机碳的比例为常规耕作

2.2.2土壤微生物量碳与土壤有机碳量间的相关性。对小麦地土壤有机碳和微生物量碳的相关性进行了分析，结果（图3）表明，土壤有机碳与微生物量碳的相关性达极显著水平（r=0.933**）。同时对油菜地土壤有机碳和微生物量碳的相关性进行了分析，结果（图4）表明，土壤有机碳与微生物量碳的相关性达极显著水平（r=0.880**）。

3结论

（1）秸秆施入土壤后，随着时间的推移，不断腐熟，供给微生物生长繁殖所需的营养物质增多，土壤微生物碳量与常规相比有明显的提高，其规律为全量还田>半量还田>未还田。

（2）同时本研究的结果表明，土壤微生物量碳与土壤有机碳的变化规律一致，并经过相关性分析的结果表明，土壤有机碳与微生物量碳的相关性达极显著水平。

4参考文献

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